清潔能源占據(jù)人類能源比重越來(lái)越大,傳統(tǒng)的陸上風(fēng)力發(fā)電逐漸無(wú)法滿足人類用電的需求,風(fēng)電場(chǎng)逐漸由陸地向海洋遷移,所以海上漂浮式風(fēng)機(jī)的研究成為了海上風(fēng)電研究的重中之重。伴隨著世界各國(guó)對(duì)于海上漂浮式風(fēng)電場(chǎng)的不斷部署,遠(yuǎn)航船舶和服務(wù)船舶與海上漂浮式風(fēng)機(jī)發(fā)生碰撞的事件時(shí)而發(fā)生,這不僅會(huì)影響海上風(fēng)電場(chǎng)的日常運(yùn)營(yíng),還會(huì)導(dǎo)致海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)的完全損壞。所以針對(duì)海上風(fēng)機(jī)的防撞性能進(jìn)行研究并且設(shè)計(jì)一個(gè)經(jīng)濟(jì)可靠的防撞結(jié)構(gòu),對(duì)海上風(fēng)電場(chǎng)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)以及清潔能源的發(fā)展是非常必要的。本文根據(jù)TLP（Tension Leg Platform,張力腿基礎(chǔ)）漂浮式風(fēng)機(jī)和海上服務(wù)船舶的實(shí)際結(jié)構(gòu),利用ALE（Arbitrary Lagrange Euler,拉格朗日歐拉）方法,在LS-DYNA有限元模擬軟件中建立了兩者發(fā)生碰撞的流-固耦合計(jì)算模型,并且針對(duì)單樁基礎(chǔ)風(fēng)機(jī)碰撞的工況利用同樣的方法建立了模型,與附加水質(zhì)量法建立的模型計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較,驗(yàn)證了利用ALE方法建立流-固耦合模型的準(zhǔn)確性。利用TLP漂浮式風(fēng)機(jī)碰撞模型,研究了系統(tǒng)動(dòng)能、內(nèi)能的變化規(guī)律,船舶質(zhì)量、速度、碰撞偏離距離、碰撞部位對(duì)碰撞力所產(chǎn)生的影響,分析比較了常用的6... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：83 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景和意義
    1.2 海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)研究現(xiàn)狀
    1.3 海上風(fēng)機(jī)碰撞研究現(xiàn)狀
    1.4 亟待解決的問(wèn)題
    1.5 ALE流-固耦合算法綜述
        1.5.1 ALE方法
        1.5.2 ALE方法原理
        1.5.3 流-固耦合算法
    1.6 顯示動(dòng)力學(xué)計(jì)算理論
    1.7 本文主要研究?jī)?nèi)容
第2章 船舶與浮式風(fēng)機(jī)碰撞流-固耦合模型建模
    2.1 引言
    2.2 風(fēng)機(jī)和碰撞船舶幾何模型建立
        2.2.1 TLP張力腿風(fēng)機(jī)幾何模型建立
        2.2.2 碰撞船舶幾何模型建立
    2.3 碰撞過(guò)程中的流體及固體結(jié)構(gòu)的材料選定
        2.3.1 流體材料模型的建立
        2.3.2 固體材料模型的建立
    2.4 模型單元網(wǎng)格的選取
        2.4.1 固體結(jié)構(gòu)單元網(wǎng)格的選取
        2.4.2 流體單元網(wǎng)格的選取
    2.5 模型邊界條件及碰撞接觸條件的選取
        2.5.1 模型邊界條件的選取
        2.5.2 碰撞接觸條件的選取
    2.6 沙漏控制
    2.7 有限元模型有效性驗(yàn)證
    2.8 小結(jié)
第3章 船舶與浮式風(fēng)機(jī)碰撞動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析
    3.1 引言
    3.2 碰撞過(guò)程的整體能量變化分析
    3.3 碰撞力分析
        3.3.1 船舶質(zhì)量對(duì)碰撞力影響
        3.3.2 船舶速度對(duì)碰撞力影響
        3.3.3 碰撞偏離距離對(duì)碰撞力影響
        3.3.4 碰撞部位對(duì)碰撞力影響
        3.3.5 碰撞力規(guī)范公式對(duì)比分析
    3.4 彈塑性應(yīng)變分析
    3.5 機(jī)艙加速度分析
    3.6 小結(jié)
第4章 浮式風(fēng)機(jī)防撞設(shè)施設(shè)計(jì)與驗(yàn)證
    4.1 引言
    4.2 新型防撞設(shè)施設(shè)計(jì)
        4.2.1 整體圓筒鋼結(jié)構(gòu)防撞設(shè)施
        4.2.2 獨(dú)立圓筒鋼結(jié)構(gòu)防撞設(shè)施
        4.2.3 弧形鋼結(jié)構(gòu)防撞設(shè)施
    4.3 數(shù)值計(jì)算有限元模型
    4.4 不同結(jié)構(gòu)防撞設(shè)施性能分析
        4.4.1 碰撞力分析
        4.4.2 機(jī)艙加速度分析
        4.4.3 防撞設(shè)施防護(hù)原理
    4.5 防撞設(shè)施結(jié)構(gòu)材料優(yōu)化
        4.5.1 鋼筒尺寸優(yōu)化
        4.5.2 筒壁厚度優(yōu)化
        4.5.3 鋼筒材料優(yōu)化
    4.6 防撞設(shè)施應(yīng)用對(duì)比分析
        4.6.1 吸能分析
        4.6.2 碰撞力對(duì)比分析
        4.6.3 機(jī)艙加速度對(duì)比分析
        4.6.4 彈塑性應(yīng)變對(duì)比分析
    4.7 小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]世界海上風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀[J]. 羅承先.  中外能源. 2019(02)
[2]基于SPH方法模擬30 mm線膛炮波紋罩壓垮過(guò)程的力學(xué)參數(shù)研究[J]. 王小峰,陶鋼,任保祥,龐春橋,范強(qiáng),劉龍.  爆炸與沖擊. 2019(01)
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[4]全球海域風(fēng)能資源儲(chǔ)量分析[J]. 鄭崇偉.  中外能源. 2011(07)
[5]中國(guó)風(fēng)能發(fā)展戰(zhàn)略研究[J]. 賀德馨.  中國(guó)工程科學(xué). 2011(06)
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[7]風(fēng)能利用現(xiàn)狀及前景分析[J]. 孫麗梅.  內(nèi)蒙古電力技術(shù). 2010(06)
[8]爆炸沖擊波對(duì)玻璃幕墻破壞作用的多物質(zhì)ALE有限元模擬[J]. 鄧榮兵,金先龍,陳峻,沈建奇,陳向東.  高壓物理學(xué)報(bào). 2010(02)
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[10]A Crashworthy Device Against Ship-OWT Collision and Its Protection Effects on the Tower of Offshore Wind Farms[J]. 任年鑫,歐進(jìn)萍.  China Ocean Engineering. 2009(04)

博士論文
[1]海上風(fēng)電機(jī)組結(jié)構(gòu)抗船撞及抗震性能研究[D]. 郝二通.大連理工大學(xué) 2016
[2]考慮附屬浮筒的張力腿風(fēng)機(jī)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度研究[D]. 王海峰.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[3]海上風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)特性及新型浮式系統(tǒng)[D]. 任年鑫.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011

碩士論文
[1]基于TLP原理的海上風(fēng)機(jī)浮式基礎(chǔ)研究[D]. 衛(wèi)濤.江蘇科技大學(xué) 2014
[2]防浪堤抗波浪沖擊能力數(shù)值計(jì)算方法與應(yīng)用[D]. 王洪良.上海交通大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3204639